用Codis实现Redis分布式集群

一、Redis集群概述

Redis官方近期推出的Redis Cluster，Redis集群有三种实现机制，分别介绍如下，（1）客户端分片，（2）代理分片，（3）Redis Cluster

1.1 客户端分片

这种方案将分片工作放在业务程序端，程序代码根据预先设置的路由规则，直接对多个Redis实例进行分布式访问。这样的好处是，不依赖于第三方分布式中间件，实现方法和代码都自己掌控，可随时调整，不用担心踩到坑。

这实际上是一种静态分片技术。Redis实例的增减，都得手工调整分片程序。基于此分片机制的开源产品，现在仍不多见。

这种分片机制的性能比代理式更好（少了一个中间分发环节）。但缺点是升级麻烦，对研发人员的个人依赖性强——需要有较强的程序开发能力做后盾。如果主力程序员离职，可能新的负责人，会选择重写一遍。

所以，这种方式下，可运维性较差。出现故障，定位和解决都得研发和运维配合着解决，故障时间变长。

1.2 代理分片

这种方案，将分片工作交给专门的代理程序来做。代理程序接收到来自业务程序的数据请求，根据路由规则，将这些请求分发给正确的Redis实例并返回给业务程序。

这种机制下，一般会选用第三方代理程序（而不是自己研发），因为后端有多个Redis实例，所以这类程序又称为分布式中间件。

这样的好处是，业务程序不用关心后端Redis实例，运维起来也方便。虽然会因此带来些性能损耗，但对于Redis这种内存读写型应用，相对而言是能容忍的。

这是我们推荐的集群实现方案。像基于该机制的开源产品Twemproxy，便是其中代表之一，应用非常广泛。

1.3 Redis Cluster

在这种机制下，没有中心节点（和代理模式的重要不同之处）。所以，一切开心和不开心的事情，都将基于此而展开。

Redis Cluster将所有Key映射到16384个Slot中，集群中每个Redis实例负责一部分，业务程序通过集成的Redis Cluster客户端进行操作。客户端可以向任一实例发出请求，如果所需数据不在该实例中，则该实例引导客户端自动去对应实例读写数据。

Redis Cluster的成员管理（节点名称、IP、端口、状态、角色）等，都通过节点之间两两通讯，定期交换并更新。

由此可见，这是一种非常“重”的方案。已经不是Redis单实例的“简单、可依赖”了。可能这也是延期多年之后，才近期发布的原因之一。

这令人想起一段历史。因为Memcache不支持持久化，所以有人写了一个Membase，后来改名叫Couchbase，说是支持Auto Rebalance，好几年了，至今都没多少家公司在使用。

这是个令人忧心忡忡的方案。为解决仲裁等集群管理的问题，Oracle RAC还会使用存储设备的一块空间。而Redis Cluster，是一种完全的去中心化……

二、 Twemproxy代理

Twemproxy是一种代理分片机制，由Twitter开源。Twemproxy作为代理，可接受来自多个程序的访问，按照路由规则，转发给后台的各个Redis服务器，再原路返回。

这个方案顺理成章地解决了单个Redis实例承载能力的问题。当然，Twemproxy本身也是单点，需要用Keepalived做高可用方案。

我想很多人都应该感谢Twemproxy，这么些年来，应用范围最广、稳定性最高、最久经考验的分布式中间件，应该就是它了。只是，他还有诸多不方便之处。

Twemproxy最大的痛点在于，无法平滑地扩容/缩容。

这样导致运维同学非常痛苦：业务量突增，需增加Redis服务器；业务量萎缩，需要减少Redis服务器。但对Twemproxy而言，基本上都很难操作（那是一种锥心的、纠结的痛……）。

或者说，Twemproxy更加像服务器端静态sharding。有时为了规避业务量突增导致的扩容需求，甚至被迫新开一个基于Twemproxy的Redis集群。

Twemproxy另一个痛点是，运维不友好，甚至没有控制面板。

三、Codis

Codis由豌豆荚于2014年11月开源，基于Go和C开发，是近期涌现的、国人开发的优秀开源软件之一。

https://github.com/CodisLabs/codis

一、概要

    Codis 是一个分布式 Redis 解决方案, 对于上层的应用来说, 连接到 Codis Proxy 和连接原生的 Redis Server 没有明显的区别 (有一些命令不支持), 上层应用可以像使用单机的 Redis 一样使用, Codis 底层会处理请求的转发, 不停机的数据迁移等工作, 所有后边的一切事情, 对于前面的客户端来说是透明的, 可以简单的认为后边连接的是一个内存无限大的 Redis 服务，当然，前段时间redis官方的3.0出了稳定版，3.0支持集群功能，codis的实现原理和3.0的集群功能差不多。

二、架构

三、角色分批

zookeeper集群:
10.10.0.47
10.10.0.48
10.10.1.76
codis-config、codis-ha：
10.10.32.10:18087
codis-proxy：
10.10.32.10:19000
10.10.32.49:19000
codis-server：
10.10.32.42：6379、10.10.32.43：6380（主、从）
10.10.32.43：6379、10.10.32.44：6380（主、从）
10.10.32.44：6379、10.10.32.42：6380（主、从）

四、部署

1、安装zookeeper

yum -y  install  zookeeper jdk   ##安装服务

vim  /etc/hosts   ##添加host
10.10.0.47 ZooKeeper-node1
10.10.0.48 ZooKeeper-node2
10.10.1.76 ZooKeeper-node3

vim  /etc/zookeeper/conf/zoo .cfg  ##撰写zk的配置文件
maxClientCnxns=50
tickTime=2000
initLimit=10
syncLimit=5
dataDir= /data/zookeeper/
clientPort=2181
server.1=ZooKeeper-node1:2888:3888
server.2=ZooKeeper-node2:2888:3888
server.3=ZooKeeper-node3:2888:3888

mkdir  /data/zookeeper/  ##创建zk的datadir目录
echo  "2"  > /data/zookeeper/myid   ##生成ID，这里需要注意， myid对应的zoo.cfg的server.ID，比如ZooKeeper-node2对应的myid应该是2
/usr/lib/zookeeper/bin/zkServer .sh start   ## 服务启动

2、go安装（codis是go语言写的，所以那些机器需要安装你懂得）

wget https: //storage .googleapis.com /golang/go1 .4.1.linux-amd64. tar .gz
tar  -zxvf go1.4.1.linux-amd64. tar .gz
mv  go  /usr/local/
cd  /usr/local/go/src/
bash  all. bash
cat  >> ~/.bashrc << _bashrc_export
export  GOROOT= /usr/local/go
export  PATH=\$PATH:\$GOROOT /bin
export  GOARCH=amd64
export  GOOS=linux
_bashrc_export
source  ~/.bashrc

3、下载并编译codis（codis-config、codis-proxy、codis-server所在的机器）

mkdir  /data/go
export  GOPATH= /data/go
/usr/local/go/bin/go  get github.com /wandoulabs/codis
cd   /data/go/src/github .com /wandoulabs/codis/
. /bootstrap .sh
make  gotest

五、服务启动及初始化集群

1、启动 dashboard（codis-config上操作）

cat  /etc/codis/config_10 .ini  ##撰写配置文件
zk=10.10.0.47:2181,10.10.0.48:2181,10.10.1.76:2181
product=zh_news
proxy_id=codis-proxy_10
net_timeout=5000
proto=tcp4
dashboard_addr=10.10.32.10:18087

cd  /data/go/src/github .com /wandoulabs/codis/  &&  . /bin/codis-config  -c  /etc/codis/config_10 .ini  dashboard &

2、初始化 slots （codis-config上操作）

cd  /data/go/src/github .com /wandoulabs/codis/  &&  . /bin/codis-config  -c  /etc/codis/config_10 .ini slot init

3、启动 Codis Redis , 和官方的Redis Server参数一样（codis-server上操作）

cd  /data/go/src/github .com /wandoulabs/codis/  && . /bin/codis-server  /etc/redis_6379 .conf &

4、添加 Redis Server Group , 每一个 Server Group 作为一个 Redis 服务器组存在, 只允许有一个 master, 可以有多个 slave, group id 仅支持大于等于1的整数（codis-config上操作）

cd  /data/go/src/github .com /wandoulabs/codis/
. /bin/codis-config  -c  /etc/codis/config_10 .ini server add 1 10.10.32.42:6379 master
. /bin/codis-config  -c  /etc/codis/config_10 .ini server add 1 10.10.32.43:6380 slave
. /bin/codis-config  -c  /etc/codis/config_10 .ini server add 2 10.10.32.43:6379 master
. /bin/codis-config  -c  /etc/codis/config_10 .ini server add 2 10.10.32.44:6380 slave
. /bin/codis-config  -c  /etc/codis/config_10 .ini server add 3 10.10.32.44:6379 master
. /bin/codis-config  -c  /etc/codis/config_10 .ini server add 3 10.10.32.42:6380 slave

5、设置 server group 服务的 slot 范围 Codis 采用 Pre-sharding 的技术来实现数据的分片, 默认分成 1024 个 slots (0-1023), 对于每个key来说, 通过以下公式确定所属的 Slot Id : SlotId = crc32(key) % 1024 每一个 slot 都会有一个特定的 server group id 来表示这个 slot 的数据由哪个 server group 来提供.（codis-config上操作）

cd  /data/go/src/github .com /wandoulabs/codis/
. /bin/codis-config  -c  /etc/codis/config_10 .ini slot range- set  0 300 1 online
. /bin/codis-config  -c  /etc/codis/config_10 .ini slot range- set  301 700 2 online
. /bin/codis-config  -c  /etc/codis/config_10 .ini slot range- set  701 1023 3 online

6、启动 codis-proxy  （codis-proxy上操作）

cat  /etc/codis/config_10 .ini  ##撰写配置文件
zk=10.10.0.47:2181,10.10.0.48:2181,10.10.1.76:2181
product=zh_news
proxy_id=codis-proxy_10   ##10.10.32.49上改成codis-proxy_49，多个proxy，proxy_id 需要唯一
net_timeout=5000
proto=tcp4
dashboard_addr=10.10.32.10:18087

cd  /data/go/src/github .com /wandoulabs/codis/  &&  . /bin/codis-proxy   -c  /etc/codis/config_10 .ini -L  /data/log/codis-proxy_10 .log  --cpu=4 --addr=0.0.0.0:19000 --http-addr=0.0.0.0:11000 &
cd  /data/go/src/github .com /wandoulabs/codis/  &&  . /bin/codis-proxy   -c  /etc/codis/config_49 .ini -L  /data/log/codis-proxy_49 .log  --cpu=4 --addr=0.0.0.0:19000 --http-addr=0.0.0.0:11000 &

OK，整个集群已经搭建成功了，截图给你们show show

六、codis-server的HA

codis-ha实现codis-server的主从切换，codis-server主库挂了会提升一个从库为主库，从库挂了会设置这个从库从集群下线

1、安装

export  GOPATH= /data/go
/usr/local/go/bin/go  get github.com /ngaut/codis-ha
cd   /data/go/src/github .com /ngaut/codis-ha
go build
cp  codis-ha  /data/go/src/github .com /wandoulabs/codis/bin/
使用方法：
codis-ha --codis-config=dashboard地址:18087 --productName=集群项目名称

2、使用supervisord管理codis-ha进程

yum -y  install  supervisord

/etc/supervisord .conf中添加如下内容：
[program:codis-ha]
autorestart = True
stopwaitsecs = 10
startsecs = 1
stopsignal = QUIT
command  =  /data/go/src/github .com /wandoulabs/codis/bin/codis-ha  --codis-config=10.10.32.17:18087 --productName=zh_news
user = root
startretries = 3
autostart = True
exitcodes = 0,2

3、启动supervisord服务

/etc/init .d /supervisord  start
chkconfig supervisord  on

此时，ps -ef |grep codis-ha 你回发现codis-ha进程已经启动，这个时候你去停掉一个codis-server的master，看看slave会不会提升为master呢

七、关于监控

关于整个codis集群的监控，我们这边用的是zabbix，监控的指标比较简单，所以这块大家有什么好的建议多给我提提哈

zookeeper：监控各个节点的端口联通性（以后想着把进程也监控上）

codis-proxy：监控了端口的联通性，这个监控远远不够呀

codis-server：监控了内存使用率、连接数、联通性

codis-ha：监控进程

dashboard：监控端口联通性

八、使用过程中遇到的问题

1、codis-proxy的日志切割，codis-proxy的默认日志级别是info，日志量很大，我们这边每天产生50多G日志，目前codis-proxy还不支持热重启，想修改启动参数还是比较麻烦的，日志切割推荐用logrotate

2、codis-proxy的监听地址默认没有具体ipv4，也就是codis-proxy启动之后没有0.0.0.0:19000这样的监听，这样会导致的问题就是前端lvs没有办法负载均衡codis-proxy，不能转发请求过，这个问题已联系作者处理了，在codis-proxy启动的配置文件中加上proto=tcp4这个参数就支持监听ipv4了

3、添加 Redis Server Group的时候，非codis-server（原生的redis）竟然也能加入到codis集群里面，在redis和codis-server共存在一个物理机上的清楚，很容易加错，希望能有个验证，非codis-server不能加入到codis集群

4、codis集群内部通讯是通过主机名的，如果主机名没有做域名解析那dashboard是通过主机名访问不到proxy的http-addr地址的，这会导致从web界面上看不到 OP/s的数据，至于还有没有其他问题，目前我这边还没有发现，建议内部通讯直接用内网IP